セクターとは？HDDの記録単位とサイズの仕組みをわかりやすく解説

セクターとは

セクターとは、ハードディスクドライブ（HDD）、光ディスク、フロッピーディスク、フラッシュドライブなどの記憶媒体において、一定のサイズに区切られた記録領域の最小単位のことです。

セクターは「ディスクセクター」と呼ばれることもあり、あまり一般的ではありませんが「ブロック」という名称で呼ばれる場合もあります。

セクターサイズの違いが意味するもの

すべてのセクターは記憶装置上の物理的な位置を占有しており、通常は次の3つの部分で構成されています。

• セクターヘッダー
• エラー訂正コード（ECC）
• 実際にデータを格納する領域

一般的に、HDDやフロッピーディスクの1セクターには512バイトの情報を格納できます。この標準は1956年に確立されたものです。

1970年代には、より大容量の記憶媒体への対応のため、1024バイトや2048バイトといった大きなサイズが登場しました。光ディスクの1セクターは通常2048バイトです。

2007年になると、各メーカーは「アドバンスドフォーマット」と呼ばれるHDDの採用を始めました。これは1セクターあたり最大4096バイトを格納できる規格で、セクターサイズの拡大とエラー訂正性能の向上を両立させるものでした。2011年以降、この規格が現代のHDDにおける標準的なセクターサイズとなっています。

なお、セクターサイズの違いは、HDDと光ディスクの容量差を直接意味するものではありません。通常、ドライブやディスクの容量を決めるのは、利用可能なセクターの「数」です。

ディスクセクターとアロケーションユニットサイズ

HDDをフォーマットする際、Windowsの標準ツールでも無料のパーティション管理ツールでも、カスタムのアロケーションユニットサイズ（AUS）を指定できます。これは実質的に、データ格納に使用できるディスクの最小単位をファイルシステムに伝える設定です。

例えばWindowsでは、512・1024・2048・4096・8192バイト、あるいは16KB・32KB・64KBの中から任意のサイズを選んでHDDをフォーマットできます。

例として、1MB（100万バイト）の文書ファイルがあるとしましょう。このファイルは、1セクター512バイトのフロッピーディスクにも、1セクター4096バイトのHDDにも保存できます。重要なのは各セクターの大きさではなく、デバイス全体の容量です。

アロケーションサイズが512バイトのデバイスと4096バイトのデバイスとの唯一の違いは、1MBのファイルを保存する際に必要となるセクターの数です。512バイトの方が4096バイトより小さいため、1つのセクターに収められるファイルの断片が少なくなります。

この例で、1MBの文書を編集して5MBのファイルになったとします。増加分は4MBです。512バイトのアロケーションユニットサイズで保存している場合、その4MB分の断片がHDD上の別々のセクターに散らばり、最初の1MBを格納していたセクターグループから離れた場所に配置されることがあります。これが「断片化（フラグメンテーション）」と呼ばれる現象です。

一方、同じ状況でも4096バイトのアロケーションユニットサイズを使えば、4MBのデータを保持する領域は少なくなります（ブロックサイズが大きいため）。その結果、セクター同士が近い位置にまとまり、断片化が発生しにくくなります。

つまり、AUSが大きいほどファイルがHDD上で近くにまとまりやすくなり、その結果、ディスクアクセスが高速化し、PC全体のパフォーマンス向上につながります。

ディスクのアロケーションユニットサイズの変更方法

Windows XP以降のOSでは、「fsutil」コマンドを実行することで、既存HDDのクラスターサイズを確認できます。例えば、コマンドプロンプトなどのコマンドラインツールで以下を入力すると、C:ドライブのクラスターサイズが表示されます。

fsutil fsinfo ntfsinfo c:

ドライブのデフォルトのアロケーションユニットサイズを変更することは、それほど一般的ではありません。

Microsoftは、Windowsの各バージョンにおけるNTFS・FAT・exFATファイルシステムのデフォルトクラスターサイズをまとめた表を公開しています。例えば、NTFSでフォーマットされたほとんどのHDDのデフォルトAUSは4KB（4096バイト）です。

どうしてもディスクのクラスターサイズを変更したい場合は、Windowsのフォーマット時に行うほか、サードパーティ製のディスク管理ソフトでも変更可能です。

Windows内蔵のフォーマットツールを使うのが最も手軽ですが、無料のディスクパーティションツールの中にも同じ操作ができるものが複数あります。その多くは、Windowsよりも多くのユニットサイズの選択肢を提供しています。

不良セクター（バッドセクター）の修復方法

物理的に破損したHDDは、プラッター上のセクターが物理的に損傷していることを意味することが多いですが、論理的な破損やその他の種類のダメージが発生することもあります。

特に厄介なのはブートセクターの障害です。このセクターに問題が生じると、オペレーティングシステムが起動できなくなってしまいます。

ディスクのセクターは破損することがありますが、専用のソフトウェアだけで修復できるケースも少なくありません。ただし、不良セクターが多すぎる場合は、新しいHDDへの交換が必要になることもあります。

ディスクセクターに関する補足情報

ディスクの外周付近にあるセクターは、中心部に近いセクターよりも物理的に強度が高い一方、ビット密度は低くなります。この特性のため、HDDでは「ゾーンビットレコーディング」という技術が採用されています。

ゾーンビットレコーディングでは、ディスクを複数のゾーンに分割し、さらに各ゾーンをセクターに区切ります。その結果、ディスクの外側部分はより多くのセクターを持つことになり、中心部近くのゾーンよりも高速にアクセスできるようになります。

デフラグツール（無料のデフラグソフトを含む）は、このゾーンビットレコーディングを活用できます。よくアクセスするファイルをディスクの外側部分へ移動させて高速アクセスを実現し、使用頻度の低い大容量アーカイブや動画などのデータは、ドライブの中心部に近いゾーンに残します。つまり、最も使用頻度の低いデータを、アクセスに時間のかかる領域に配置するという考え方です。

ゾーンレコーディングやHDDセクター構造についての詳細は、DEW Associates Corporationのサイトで確認できます。

また、NTFS.comには、トラック・セクター・クラスタなどHDDの各構成要素について深く学べる優れたリソースがあります。

よくある質問

不良セクターの確認方法は？

Windowsのディスクチェックユーティリティを使用すると、不良セクターを確認できます。このユーティリティは不良セクターの検出と修復に役立ちます。コマンドプロンプトでも同じ操作が可能です。

不良セクターを完全に削除する方法は？

ソフトウェア的な問題であれば、セクターを修復することで、いわば不良セクターが正常なセクターに置き換えられますが、セクターを直接削除する方法は存在しません。ハードウェアの問題によってセクターが破損している場合は、修復自体が不可能です。